- •4.1. Механизмы сенсорного преобразования и проведения сигналов
- •4.1.1. Рецепторы и их классификация
- •4.1.2. Преобразование сигналов в рецепторах
- •4.1.3. Адаптация рецепторов
- •4.1.4. Сенсорные пути
- •4.1.5. Сенсорное кодирование
- •4.2. Соматическая сенсорная система
- •4.2.1. Соматическая сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.2.2. Соматическая сенсорная система позвоночных животных
- •4.3. Скелетно—мышечная, или проприоцептивная, сенсорная система
- •4.3.1. Скелетно—мышечная сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.3.2. Скелетно—мышечная сенсорная система позвоночных животных
- •4.4. Сенсорная система боковой линии
- •4.4.1. Механорецепторные органы
- •4.4.2. Электрорецепторы
- •4.4.3. Восходящие пути
- •4.5. Гравитационная сенсорная система
- •4.5.1. Гравитационная сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.5.2. Гравитационная сенсорная система позвоночных животных
- •4.6. Слуховая сенсорная система
- •4.6.1. Физические характеристики звуковых сигналов
- •4.6.2. Слуховая сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.6.3. Слуховая сенсорная система позвоночных животных
- •4.6.4. Эхолокация
- •4.7. Хеморецепторные сенсорные системы
- •4.7.1. Хеморецепторные сенсорные системы беспозвоночных животных
- •4.7.2. Хеморецепторные сенсорные системы позвоночных животных
- •4.8. Зрительная сенсорная система
- •4.8.1. Организация фоторецепторов
- •4.8.2. Механизмы фоторецепции
- •4.8.3. Зрительная сенсорная система беспозвоночных животных
- •4.8.4. Зрительная сенсорная система позвоночных животных
4.8. Зрительная сенсорная система
Зрение для многих животных и человека является одним из основных способов дистантной ориентировки в пространстве. С его помощью живые организмы получают информацию не только о смене дня и ночи, но и подробное изображение окружающей среды — ближней и дальней. В основе фотобиологических процессов лежат специфические химические реакции, для осуществления которых нужна энергия, поставляемая светом Солнца и всей остальной Вселенной. Эта энергия поступает в виде электромагнитного излучения и дискретных частиц — фотонов, или квантов. Скорость распространения света велика и составляет 300 000 км/с, но спектр солнечного излучения неоднороден и различается по длинам волн.
Излучение с короткими волнами (короче 300 нм) обладает слишком высоким уровнем энергии (400 кДж/моль); оно способно вызвать повреждение молекулярных комплексов. Сюда относятся гамма—лучи, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения, которые губительны для жизненно важных макромолекул. Все они поглощаются в верхних слоях атмосферы защитным слоем озона, который в последнее время претерпевает серьезное истощение (озоновая дыра).
Излучения с длинными волнами (выше 900 нм) имеют низкую энергию и, за редким исключением, не способны воздействовать на живые организмы. К ним относятся инфракрасные лучи, микроволны и радиоволны, которые поглощаются парами воды в атмосфере. Однако существует узкая полоса длин волн от 300 до 800 нм, называемая видимым светом, которая обеспечивает все физиологические реакции живых организмов, включая и информационные, где свет используется для получения сведений об окружающей среде. Поэтому у растений и животных выработались специальные механизмы для его восприятия и использования в различных физиологических процессах и поведенческих актах. У разных животных имеются свои рабочие спектральные диапазоны, например у пчелы это 300—650 нм, у человека — от 400 до 750 нм.
У обитателей водной среды воспринимаемый свет ограничен еще более узким диапазоном длин волн в сине—зеленой области спектра (500—600 нм) из—за фильтрации излучения толщей воды. На глубинах более 1000 м солнечный спектр почти полностью поглощается и зрение должно обусловливаться светом люминесценции, испускаемым глубоководными обитателями.
Простейший вид чувствительности к свету — это способность различать разные интенсивности диффузного освещения. Это фундаментальное свойство можно назвать светочувствительностью. Светочувствительностью обладают уже одноклеточные животные, у которых, естественно, не существует специализированных зрительных реакций, а проявляется лишь общий тип генерализованных реакций клетки. Например, у водоросли эвглены выявлены цитоплазматические мембранные структуры, содержащие молекулы светочувствительного пигмента. Поглощение света этими пигментами приводит к изменению активности ферментативных систем, запускающих изменение двигательной активности. Такого рода реакции называются фототаксисом, или фототропизмом. Суть их заключается в перемещении всего организма или его части в область, наиболее благоприятную для жизнеобеспечения.
У большинства многоклеточных организмов появляются приспособления для восприятия быстрых изменений и локальных различий в освещении. Это свойство называется фоторецепцией, или просто зрением и осуществляется с помощью специализированных клеток — фоторецепторов.